Sprawozdanie z ćiwcz. 4

Ćwiczenie 7
POMIARY PRZEMIESZCZEŃ LINIOWYCH I KĄTOWYCH
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych układów i zasad pomiaru przemieszczeń
liniowych i kątowych.
Zagadnienia
1. Potencjometryczne przetworniki przemieszczenia liniowego i kątowego – budowa
i właściwości.
2. Indukcyjnościowe czujniki przemieszczeń: typy, właściwości Układ różnicowy
czujników.
3. Mostek niezrównoważony prądu zmiennego z czujnikiem parametrycznym w układzie
różnicowym.
4. Niefazoczułe i fazoczułe układy do pomiaru przemieszczeń.
Program ćwiczenia
1. Badanie układu do pomiaru przemieszczenia liniowego z czujnikiem
potencjometrycznym
1.1 Dla potencjometrycznego przetwornika przemieszczenia liniowego śruby w napięcie
(rys. 1.), wyznaczyć:
 Ω 
a) czułość K R 
,
 mm 
b) granice zakresu przetwarzania ± Xm.
R d= 198 Ω
Uz =1,0V
R1
R
2
+ Xm
+
10 V
-
R
2
X
0
R2
R
2
R
2
− Xm
R=44Ω
Uw
R o >>
Ro
∆U w R
R
 Ω 
=
=
KR 

∆X U Z
 mm  2X m
Rys.1. Przetwornik przemieszczenia liniowego
R
2
2. Badanie mostkowego przetwornika przemieszczenia liniowego z czujnikiem
indukcyjnościowym w układzie różnicowym
2.1. Wyznaczyć charakterystykę Uwy = f(x) (x-przesunięcie) dla niezrównoważonego mostka
prądu zmiennego z czujnikiem indukcyjnościowym. Uwzględnić sytuacje gdy:
a) czujnik włączony jest symetrycznie względem przekątnej odbiornika (rys. 2a),
b) czujnik włączony jest symetrycznie względem przekątnej zasilania (rys. 2b).
Pomiary przeprowadzić dla częstotliwości f1=1kHz i f2=5kHz.
a)
L+∆ L
Generator
R
Woltomierz
napięcia
zmiennego
X
∼
R
L-∆ L
b)
L+∆ L
Generator
∼
R
Woltomierz
napięcia
zmiennego
X
L-∆ L
R
Rys. 2. Układy mostkowe współpracujące z czujnikami indukcyjnościowymi:
a) czujnik włączony symetrycznie względem przekątnej odbiornika,
b) czujnik włączony symetrycznie względem przekątnej zasilania.
3. Badanie niefazoczułych i fazoczułych układów do pomiaru przemieszczenia
liniowego
3.1. Wyznaczyć charakterystykę Uwyj = f(x) dla wyjścia z prostownikiem niesterowanym
i wyjścia z prostownikiem fazoczułym dla tych samych warunków zasilania w układzie
do pomiaru przemieszczeń liniowych (rys. 3.).
3.2. Obliczyć czułość, ocenić liniowość przetwarzania. Porównać wyniki otrzymane dla
obydwu układów.
3.3. Ocenić zalety układu fazoczułego.
Wzmacniacz
mostkowy
UX
Prostownik
niesterowany
Filtr
dolnoprzepustowy
Prostownik
Filtr
dolnoprzepustowy
U0
L
L
X
R
Uwy1
Wyjście z
prostownika
niesterowanego
Uwy2
Wyjście z
prostownika
fazoczułego
Generator
∼
R
Rys. 3. Niefazoczułe i fazoczułe tory do pomiaru przemieszczeń liniowych
4. Pomiary wymiarów geometrycznych z wykorzystaniem fazoczułego miernika
MDNf-D
4.1. Zapoznać się z instrukcją obsługi przyrządu MDNf-D i przygotować miernik do pracy.
4.2. Zmierzyć grubość materiału cienkiej blachy (kartki papieru) w różnych punktach na jej
powierzchni i opracować wyniki na poziomie ufności 0,95 dla 10 pomiarów w
wybranych miejscach powłoki blachy. Uwzględnić wpływ błędu przyrządu na
niepewność pomiaru. Zinterpretować wyniki.
4.3. Dokonać pomiarów odchylenia x w osi obrotu krążka jednej lini dodatniej w zależności
od kąta obrotu ϕ. Oszacować niepewność pomiarów. Narysować charakterystykę
x = f(ϕ).
Pytania kontrolne
1. Właściwości układu szeregowego z rezystancyjnym przetwornikiem przemieszczenia.
2. Właściwości układu potencjometrycznego (dzielnika napięcia) z czujnikiem
rezystancyjnym.
3. Klasyfikacja indukcyjnościowych czujników przemieszczeń.
4. Podać zalety przetworników indukcyjnościowych w układach różnicowych.
5. Omówić właściwości fazoczułych i niefazoczułych układów pomiarowych.
6. Jakie występują zależności między: czułością, nieliniowością i konfiguracją
niezrównoważonego mostka prądu zmiennego?
Literatura
1. Dyszyński J. Laboratorium miernictwa wielkości nieelektrycznych. Skrypt Politechniki
Rzeszowskiej, Rzeszów 1974.
2. Kowalczyk A. Miernictwo elektryczne wielkości nieelektrycznych. Materiały pomocnicze.
Rzeszów 1997.
3. Hagel R. Miernictwo elektryczne wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi.
Część I. Przetworniki i ich zastosowanie. Skrypt Politechniki Śląskiej, Gliwice 1982.
4. Hagel R., Pasecka O. Miernictwo wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi.
Część II. Skrypt Politechniki Śląskiej, Gliwice 1982.
5. Michalski A., Tumański S., Żyła B. Laboratorium miernictwa wielkości nieelektrycznych.
Skrypt Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1996.
6. Chwaleba A., Czajewski J. Przetworniki pomiarowe wielkości fizycznych. Skrypt
Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1993.
7. Miłek M. Pomiary wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi. Zielona Góra
1998.
8. Łapiński M. Pomiary elektryczne i elektroniczne wielkości nieelektrycznych. WNT,
Warszawa 1974.
9. Szumielewicz B., Słomski B., Styburski W. Pomiary elektroniczne w technice. WNT,
Warszawa 1982.
10. Romer E. Miernictwo przemysłowe. PWN, Warszawa 1978.